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'고성능실리콘음극재' SK스페셜티 생산력과 그룹14 기술력 합작품

2024-05-21 18:33

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SK머티리얼즈그룹14가 생산하고 있는 실리콘음극재.(SK머티리얼즈그룹14 제공)

SK머티리얼즈와 미국의 그룹14테크놀로지는 2021년 음극재 생산을 위한 합자회사를 만들었다. 그룹14테크놀로지가 개발한 실리콘 팽창 억제 기술을 바탕으로 고성능 음극재를 생산하기 위해서다.

합자회사 SK머티리얼즈그룹14는 고성능 실리콘음극재를 생산하기 위해 상주시 청리면 마공리 청리일반산업단지(23만㎡) 내에 최초 공장을 설립하였다.

SK머티리얼즈그룹14의 실리콘음극재는 탄소지지체에 나노미터급 미세 기공을 대량으로 형성시켜 기공내에 리튬 수용체인 실리콘을 주입하는 기술인데, 기공이 크고 비표면적(比表面積)이 높을수록 배터리의 성능을 높이는데 유리하다.

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실리콘을 주입하고도 여유 공간이 충분히 남을 정도로 비표면적이 높아 안정적이고 에너지 용량이 크게 늘어난 SK머티리얼즈그룹14의 실리콘음극재 설명도.(SK머티리얼즈그룹14 제공)

리튬전지에서 충전을 하면 양극에 있던 리튬이온이 음극으로 이동을 하는데, 음극에서 이을 받아 들이는 수용체의 리튬 보유 능력이 배터리의 용량을 결정한다. 따라서 수용체의 실리콘 양을 늘릴수록 에너지용량을 늘릴 수 있다. 그러나 실리콘은 리튬을 다량 수용하면 부피가 팽창하여 이에 따라 지지체가 손상되는 문제가 있다.

SK머티리얼즈그룹14의 실리콘음극재는 실리콘을 주입하고도 여유 공간이 충분히 남을 정도로 비표면적이 높다. 리튬을 수용한 실리콘이 팽창해도 이 여유 공간을 채우는데 그치므로 지지체에 큰 압력이 미치지 않는다.

SK머티리얼즈그룹14는 이 기술로 기존 배터리 음극재 소재인 흑연을 대체, 에너지 용량을 4~5배 증가시켰다.

또한 실리콘음극재의 주요 원료로 실란(SiH4)을 활용하는데, SK머티리얼즈는 반도체, 디스플레이용 실란가스 생산 노하우를 지닌 SK스페셜티가 있어 원료 활용에도 용이하여 향후 사업에 큰 성공을 거둘 수 있을 것으로 예상된다.
이하수기자 songam@yeongnam.com